[发明专利]一种集成化近红外脑成像系统

说明书

本发明公开了一种集成化近红外脑成像系统，包括头套、近红外成像装置和供电装置，近红外成像装置和供电装置均设置在头套上，供电装置电连接所述近红外成像装置；近红外成像装置包括防护外壳、弹性板、左活动块、右活动块、前额探头、光源发射模块、光电检测模块和信号处理模块，防护外壳连接弹性板，弹性板两端分别连接左活动块和右活动块，左活动块和右活动块均连接头套。本发明的优点在于，该红外脑成像系统提高了该红外脑成像系统测试精度和稳定性，并且将光源发射模块、光电检测模块和信号处理模块集成化设在近红外成像模块上，消除现有红外脑成像系统功能模块间运动伪迹引入的信号误差，保证了红外脑成像系统测试信号的稳定性。

技术领域

本发明涉及脑机接口技术领域，具体为一种集成化近红外脑成像系统。

背景技术

功能性近红外光谱技术(fNIRS)是一种无创、性价比高、低噪声、使用便捷且可连续测量的光学脑成像技术，在自然情境下的高级认知、发展心理学、异常心理学等领域具有广泛应用前景。fNIRS利用大脑组织的光穿透性和血液组织中某些生色团对特定频谱近红外光的特异吸收性，测量与大脑皮层活动的能量供应和新陈代谢密切相关的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白，进而获得大脑皮层组织的血液动力学变化指标。相对于功能性核磁共振成像技术(fMRI)，fNIRS具有更高的时间分辨率(几毫秒到几十毫秒)，对被试身体活动限制较小，可以提供更为丰富的皮层血氧代谢信息(包括含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白和总血红蛋白等浓度变化信息)。同时，fNIRS在价格、操作便利性、设备的可移动性以及兼容性上均优于fMRI。与脑电图(EEG)相比，fNIRS具有更高的空间分辨率(厘米量级)和更好的抗噪声性能，可以在任何时间、任何地点进行长时间不间断测量。

但是，fNIRS每个信息通道均由多波长光源及对应波长的光电转换器组成，相对于EEG的电极/电信号放大器构成方式，fNIRS系统更加复杂，故仍以对设备体积、成本、易用性不敏感的多导联科研级应用为主。随着靶向性脑功能疾病诊疗技术的发展，有必要开发集成化、穿戴式、专用化的近红外脑成像系统，实现自然情境脑信息的长时监测，拓展fNIRS脑机接口技术的应用方向。

目前，近红外脑成像系统大部分由光极帽、光极(包括光源光极、接收光极)、光缆或电缆、光源调控与信号处理系统组成。其中，光极通过光极帽固定在头部感兴趣区域，光源调控与信号处理系统布置在远端控制柜或以控制盒形态放置在背包内提高便携性，光缆或电缆在其中起到信号传递作用。但是上述分布式布局导致近红外脑成像系统庞杂、成本高昂、操作复杂；此外，中间光缆或电缆在运动场景测试过程中会引入运动伪迹，降低测试精度和信号稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种集成化、提高测试精度和信号稳定性的脑成像系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种集成化近红外脑成像系统，包括头套、近红外成像装置和供电装置，所述近红外成像装置和供电装置均设置在头套上，所述供电装置电连接所述近红外成像装置；

所述近红外成像装置包括防护外壳、弹性板、左活动块、右活动块、前额探头、光源发射模块、光电检测模块和信号处理模块，所述防护外壳连接所述弹性板，所述弹性板两端靠近防护外壳的一侧分别连接左活动块和右活动块，所述左活动块和右活动块均连接头套，所述弹性板上设置有三个前额探头，所述防护外壳上设有光源发射模块和信号处理模块，所述左活动块和右活动块内部均设有电连接信号处理模块的光电检测模块，所述光源发射模块的输出端连接弹性板中部的前额探头，所述左活动块上的光电检测模块连接弹性板左侧的前额探头，所述右活动块上的光电检测模块连接弹性板右侧的前额探头，所述光源发射模块、光电检测模块和信号处理模块均电连接供电装置。